DE2911163C3 - Ventilanordnung für den Gaswechsel in Viertakt-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft e^:ne Ventilanordnung für den Gaswechsel in Vie^rtakt-3rennkraftmaschinen mit einem rr.ittig ium Brennraum angeordneten Gaswechselventil und einer umlonkkiappc, die in einer dem Gaswechselventil vorgelagerten und mit Ein- und Auslaßkanälen verbundenen Strömungskammer um eine quer zur Sirömungsrichtung verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist und abwechselnd den Ein- oder Auslaßkanal zur Brennkammer hin öffnet.

Eine Ventilanordnung der vorstehend angegebenen Art ist aus der US-PS 30 97 633 bekannt Bei dieser bekannten Ventilanordnung ist die in der Strömungskammer angeordnete und den Ein- oder Auslaßkanal abwechselnd ?ur Brennkammer hin öffnende Umlenkklappe mittig gelagert und mit Hilfe einer Zwangssteuerung von der einen Endst-Ilung in die andere Endstellung umschaltbar. Dir. Zwangssteuerung ist sehr aufwendig und damit teuer in Jer Herstellung und Wartung und weist eine Reihe von beweglichen Teilen auf, welche die Störanfälligkeit dieser bekannten Ventilanordnung erhöhen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art für Viertakt-Brennkraftmaschinen zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und eine matcnalschonende Konstruktion aufweist sowie eine geringe Störanfälligkeit hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine außermittige Lage der Schwenkachse der Umlenkklappe gelöst.

Die außerhalb des Mittelpunktes der Umlenkklappe verlaufende Schwenkachse teilt die plattenförmige Umlenkklappe in zwei verschieden große Plattenabtchnitte. von denen der größere Plattenabschnitt aufgrund der größeren Flächerüast das Verhalten der Umlenkklappe bestimmt. Wenn sich das Hubventil während des Saughubes des Kolbens öffnet, entsteht unter der Platte ein Unterdruck, welcher den größeren Plf.ttenabschniti nach unten zieht und damit die Platte um ihre Achse schwenkt. Hierdurch wird der dem größeren Plattenabschnitt der Umlenkklappe zugeordnete Kanal vom Brennraum abgeschniiten, während der dem kleineren Plattenabschnitl zugeordnete Kanal, in diesem Fall der Einlaßkanal, durch das offene Hubventil mit dem Brennraum verbunden Wird, da der kleinere Abschnitt der Platte nach oben steht und den Einlaßkanal freigibt. Wenn sich jedoch das Hubventil Während des Aüsstößhubes des Kolbens öffnet, entsteht unterhalb der als Umlenkklappe dienenden Platte ein Überdruck, der den größeren Plattenabschnitl nach oben drückt und ein Schwenken der Platte um ihre Achse bewirkt, wodurch der dem größeren Plattenabschnitt zugeordnete Kanal, in diesem Fall der Auslaßkanal, durch das offene Hubventil mit dem Brennraum verbunden und der andere Kanal durch den nach unten verschwenkten kleineren Plattenabschnitt gegen den Brennraum verschlossen wird. Die Umlenkklappe wird auf diese Weise ausschließlich durch den oberhalb des Brennraumes herrschenden Unter- oder Hberdruck

ία betätigt. Die Ventilanordnung gemäß der Erfindung benötigt daher keinen besonderen Antrieb zur Steuerung der Umlenkklappe und ermöglicht daher einen einfachen Aufbau und eine preisgünstige Herstellung. Es ist zwar aus der US-PS 27 42 028 eine Ventilanordnung mit einem mittig zum Brennraum angeordneten Gaswechselventil und zwei eine Umkehr der Strömungsrichtung verhindernden, plattenartigen Flatterventilen am Ende der Ein- und Auslaßkanäle bekannt, die in eine dem Gaswechselventil vorgeschaltete Strömungskammer münden. Die aus einem biegeelasiischen Material bestehenden Flatterventile sind endständig beicMigt und werden in Fiießrichtung des Stromungsmediums aufgebogen und um eine außermittige Achse verschwenkt, die im Bereich der Befestigungsstelle der Flatterventile liegt. Die beiden in den Ein- und Auslaßkanälen angeordneten Flatterventile mit ihren außermittigen Schwenk- oder Biege^chsen lassen sich jedoch nicht anstelle der außermittig gelagerten Umlenkklappe der Ventilanordnung der eingangs genannten Art verwenden, da die Flatterventile lediglich die Funktion von Rückschlagventilen, nicht jedoch die Funktion eines den Strömungsweg umschaltenden Steuerventils wie die Umlenkklappe der als bekannt vorausgesetzten Ventilanordnung haben.

J5 Im Interesse möglichst großer Einlaß- bzw. Auslaßquerschnitte können die Ein- und Auslaßöffnungen der in die Strömungskammer mündenden Ein- und Auslaßkanäle der erfindungsgemäßen Ventilanordnung vorteilhafterweise nicht kreisrund, sondern länglich ausgebildet sein.

Weiterhin wird im Sinne einer möglichst vollständigen und damit wirtschaftlichen Verbrennung die Zündung vorleilhafterweise durch zwei oder mehrere Zündkerzen vorgenommen, da die Zündkerze durch die

■45 mittige Anordnung des Ventils nicht mehr mittig im Brennraum angeordnet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
Fig. I einen Querschnitt durch einen mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung versehenen Zylinderkopf entlang der Linie, auf der Einlaß- und Auslaßkanal angeordnet sind, sowie durch einen Teil des Zylinders.

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf die Ventilanordnung gemäß Fig. 1 bei abgenommenem Zylinderkopfdeckel und

F i g 3 eine Explosionszeichnung, die den Aufbau der Ventilanordnung aus F i g. I und 2 verdeutlicht.

In Fig. I ist mil 1 ein herkömmlicher Muldenkolben bezeichnet, der in einer ebenfalls herkömmlichen Laufbüchse 2 läuft. Ein Gaswechselventil 3 ist mittig im Brennraum angeordnet und durch eine Ventilführung 4 geführt. Weiterhin münden in den Brennraum zwei Gewindegänge 5 für zwei Zündkerzen. Oberhalb des Ventils 3 ist eine etwa kreisrunde Strömungskammer 6 angeordnet, in die ein Einlaßkanal 7 und ein Auslaßkanal 8 münden. Weiterhin befindet sich in der im wesentlichen kreisrunden Strömungskammer 6 eine

Umlenkklappe 9, die mittels zweier Zapfen 10 um eine Achse 11 schwenkbar gelagert ist, wobei die Achse U nicht durch den Mittelpunkt der Umlenkklappe 9 verläuft. Dadurch entsteht ein rechter kleinerer Plaltenabschnitt 12 sowie ein linker größerer Plattenab- ^ schnitt 13.

In der in Fig. 1 dargestellten Betriebsstellung ist das Ventil 3 geschlossen, während die Umlenkklappe 9 lediglich durch das Gewicht ihres größeren Plattenabschnittes i3 die gezeigte Schwenkstellung einnimmt, in welcher der größere Platienabschniit 13 nach unten hängt und der kleinere Plaltcnabschniit 12 nach oben weist. Beim Ansaugen öffnet sich das Ventil 3, wandert der Kolben I nach unten und entsteht unter der Umlenkklappe 9 ein Unterdruck, der den größeren Plattenabschnitt 13 nach unten zieht, wodurch eine Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 7 und dem Brennraum hergestellt wird, was ein Ansaugen des Frischgases in den Verbrennungsraum bewirkt. Der Auslaßkanal 8 ist dabei durch den größeren Plattenabschnitt 13 völlig vom Verbrennungsraum abgeschnitten. Wenn nun nach erfolgter Verbrennung die verbrannten Gase ausgestoßen werden und sich das Ventil 3 wieder öffnet, während sich der Kolben 1 von unten nach oben bewegt, entsteht in der im wesentlichen kreisrunden Sirömungskammerö unterhalb der Umlenkklappe 9 ein Überdruck, der den größeren Plattenabschnitt 13 nach oben drückt und dadurch eine Verbindung vom Verbrennungsraum zum Auslaßkanal 8 schafft, wobei gleichzeitig der Einlaßkanal 7 durch den hcrunterwei- jo senden kleineren Plattenabschnitt 12 vom Brennraum abgeschlossen wird. Durch diese Ausbildung der Ventilanordnung bleibt das einzige Gaswechselventil 3 während des Auspuff ens und anschließenden Ansaugens durchgehend offen, wobei der Strömungsweg während- )5 dessen lediglich durch die Stellung der durch eine Platte gebildeten Umlenkklappe 9 bestimmt wird. Durch diese längeren Öffnungszeiten oszilliert das Ventil 2 im Vergleich zu herkömmlichen Ventilanordnungen wesentlich langsamer, was auch in der Gestaltung der Nocken für den Ventilantrieb zum Ausdruck kommt. Darüber hinaus wird das Gaswechselventil 3 im Gegensatz zum Auslaßventil von herkömmlichen Ventilanordnungen nicht nur von heißen Abgasen, sondern auch von Frischgasen umspült und damit gekühlt, was die Verwendung von billigeren Werkstoffen ermöglicht, da eine Werkstoffbeanspruchung durch die große Hitze weitgehend herabgesetzt wird.

In Fig. 2 wird an den bei abgenommenem Zylinderkopfdeckel erkennbaren Spalten 14 und 15 deutlich, daß die Umlenkklappe 9 um ihre Schwenkachse 11 geschwenkt ist. Dabei erscheint eine im wesentlichen ovale öffnung 16 kreisrund, durch die das Ventil 3 hindurchgreift. Weiterhin sind die Mündungsöffnungen der Einlaß- und Auslaßkanäle 7 und 8 zu erkennen, die im dargaiteüten Ausführungsbeispiel aus je zwei runden öffnungen bestehen, die zur Erzitiung eines höheren Durchlaßquerschnittes jedoch vorte«hafterweise als eine einzelne längliche öffnung ausgebildet sein können. Daß die Umlenkklappe 9 die im wesentlichen kreisrunde Strömungskammer 6 nicht genau abdichtet, soba!·' sie sich in einer nicht horizontalen Stellung berindet, ist für die Funktionsweise der Steuerung kein Nachteil.

Fig. 3 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Anordnung noch einmal auseinandergezogen, wobei insbesondere die im wesentlichen ovale Ausbildung der öffnung 16 in der Unilenkklappe 9 zum Aufnehmen des Ventils 3, die Auslegung der Zündung mittels zweier Zündkerzen sowie die Ausbildung des Einlaßkanals 7 und des Auslaßkanals 8 mil je zwei kreisrunden Querschnitten ersichtlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ventilanordnung für den Gaswechsel in Viertakt-Brertrikraftmaschinen mit einem mittig zum Brennraum angeordneten Gaswechselventil und einer Umlenkklappe, die in einer dem Gaswechselventil vorgelagerten und mit Ein- und Auslaükanälen verbundenen Strömungskammer um eine quer zur StrömungErichtung verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist und abwechselnd den Ein- oder Auskßkanal zur Brennkammer hin öffnet, gekennzeichnet durch eine außermittige Lage der Schwenkachse (1II) der Umlenkklappe (9).